纖維ZnO電極的連續(xù)式濕法制備及其在光伏電池中的應用研究.pdf

1、太陽能作為一種低成本、可再生的綠色能源，有望取代化石能源。傳統(tǒng)太陽能電池效率較高，但其結構為硬性平板，抗外力能力欠佳，安裝及運輸受空間限制，且模塊化及大面積化存在諸多技術難題。近年來，纖維光伏電池等新結構的柔性光伏器件備受關注。它以纖維結構的金屬\氧化物電極作光陽極，通過纏繞或編織的方式可組裝成幾乎任意形狀的電池器件，給太陽能電池應用帶來極大方便。
　　ZnO具有較高的電子激發(fā)結合能，較大的導帶寬度，較高的光增益系數(shù)。ZnO納米棒

2、陣列在納米器件及太陽能電池等有著廣泛應用。在以纖維為代表的高曲率基底上，由于表面張力以及曲面應變等影響，納米形貌的生長控制變得更加困難，對反應液的濃度分布以及流場分布控制將更加苛刻。傳統(tǒng)間歇水熱反應已經(jīng)不能滿足研究和生產(chǎn)的需要。本論文針對纖維等高曲率微基底，首次引入連續(xù)式水熱新技術，探索能夠適合于大面積化濕法生長的納米ZnO生長工藝，從而為提高電極質(zhì)量，降低電極成本提供新思路。本課題研究主要包含以下幾點：
　?、傺芯酷槍w維基底，

3、基于傳統(tǒng)間歇水熱法，通過優(yōu)化[Zn2+]濃度、反應時間、反應溫度等工藝參數(shù)，制備縱橫比最佳的ZnO納米棒陣列樣品，組裝成纖維光伏電池。但基于優(yōu)化的實驗條件下，單次水熱已不能再進一步提高納米ZnO薄膜的厚度及棒直徑的大小，且[Zn2+]濃度成為制約納米ZnO薄膜生長的重要因素，所組裝的電池性能也難以進一步提升。
　?、谘芯炕谝褍?yōu)化單次傳統(tǒng)間歇式水熱工藝參數(shù)進行多次水熱，引入新型添加劑制備長軸ZnO納米結構，降低了[Zn2+]濃度的

4、制約，間歇的延長生長時間。研究發(fā)現(xiàn)：多次生長使納米棒的長度大幅度增加，比單次生長厚度提高了將近四倍；在多次水熱生長過程中，添加劑PEI能有效抑制納米棒橫向生長。但多次間歇生長納米ZnO薄膜形成了斷層式結構，這不益于纖維光伏電池性能的提高。
　?、垩芯繛榻鉀Q纖維電池的應用要求及提高電極的質(zhì)量，首次提出液相連續(xù)生長法常壓下制備纖維光伏電池用光陽極，保證了反應過程中的溶液成分均一、穩(wěn)定及流場結構穩(wěn)定可控，這將有利于納米ZnO精細調(diào)控及大